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Sviluppo di metodi di prova a fatica per la riproduzione dei carichi di esercizio su telai motociclistici
Full text linkA seguito di una campagna di acquisizione di dati su strada con uno scooter di piccola cilindrata, i segnali sono stati elaborati e trasformati per realizzare i segnali di comando di due pistoni idraulici per eseguire delle prove a fatica su un banco. Dai segnali sono state calcolate le curve di fatica virtuali del telaio, e realizzato il Peak-Valley. Infine le prove a fatica, definendo così un profilo di carico che riproducesse le sollecitazioni su strada, da applicate ad un telaio prototip
Il fenomeno della resistenza a fatica
No full textSi stima che circa l'80% dei cedimenti dei componenti meccanica è imputabile a fenomeni di fatica; per questo motivo è fondamentale conoscere il comportamento dei materiali quando sollecitati da carichi variabilinel tempo e sapere dimensionare correttamente gli organi meccanici in base alla loro geometria ed alle condizioni di carico previste.
In quetso capitolo, dopo una breve introduzione generale sulla fatica, viene descritto l'approccio classico seguito dalla progettazione e nel dimensionamento dei componenti meccanici, basato sullo sforzo e sulla dfeiniizone della resistenza a fatica in base alla curva ampiezza di sforzo-numero di cicli di carico
EFFETTO DELLA MICROSTRUTTURA SUL COMPORTAMENTO A FATICA DELLE LEGHE DI ALLUMINIO DA FONDERIA
No full textL’utilizzo di getti in lega di alluminio per applicazioni strutturalmente significative sta divenendo sempre più rilevante, in particolare nel settore automotive. Tra le caratteristiche di importanza decisiva per tale tipologia di impieghi, vi è certamente il comportamento a fatica. In questa memoria, una volta definite le principali leghe di alluminio di interesse per la fonderia, vengono passati in rassegna gli aspetti microstrutturali e difettologici che contraddistinguono i getti prodotti con tali leghe. Il ruolo che microstruttura e difetti giocano nel controllare il comportamento a fatica dei getti in lega di alluminio viene quindi descritto con riferimento a differenti tipologie di materiali e di processi produttivi
Sulla stima della vita a fatica di giunti saldati soggetti a carichi multiassiali ad ampiezza variabile
Full text linkNel presente articolo viene proposta una nuova metodologia di progettazione a fatica, basata sull’utilizzo del metodo delle Curve di Wöhler Modificate, per la previsione della vita a fatica di giunzioni saldate, sia in acciaio che in alluminio, soggette a carichi multiassiali ad ampiezza variabile. In particolare, il criterio delle Curve di Wöhler Modificate è stato applicato determinando l’orientazione del piano critico mediante il Metodo della Massima Varianza, ovvero definendo il piano critico come quello contenente la direzione che sperimenta la massima varianza della tensione tangenziale risolta. L’accuratezza della metodologia di progettazione a fatica proposta nella presente memoria è stata valutata mediante due serie di dati sperimentali di letteratura ottenute sollecitando, sia ad ampiezza costante che variabile, giunti saldati tubo-piastra in acciaio e lega di alluminio con carichi di flesso/torsione in fase e sfasati di 90°. Il criterio delle Curve di Wöhler Modificate, applicato in concomitanza con il Metodo della Massima Varianza, si è dimostrato capace di fornisce stime accurate della durata a fatica anche in presenza di sollecitazioni multiassiali ad ampiezza variabile, e questo sia quando applicato in termini di tensioni nominali che in termini di tensioni di “hot-spot”
LA TENACITà E LA RESISTENZA A FATICA DI GETTI IN LEGHE DI ALLUMINIO
No full textL’utilizzo di getti in lega di alluminio per applicazioni strutturalmente significative sta divenendo sempre più rilevante, in particolare nel settore automotive. Tra le caratteristiche di importanza decisiva per tale tipologia di impieghi, vi è certamente il comportamento a fatica. In questa memoria, una volta definite le principali leghe di alluminio di interesse per la fonderia, vengono passati in rassegna gli aspetti microstrutturali e difettologici che contraddistinguono i getti prodotti con tali leghe. Il ruolo che microstruttura e difetti giocano nel controllare il comportamento a fatica dei getti in lega di alluminio viene quindi descritto con riferimento a differenti tipologie di materiali e di processi produttivi
SIMULAZIONE DELLA PROPAGAZIONE DI DIFETTI A FATICA MEDIANTE IL MODELLO DI ZONA COESIVA
Full text linkLe giunzioni incollate guadagnano sempre più mercato, nel campo delle costruzioni in genere, dove è necessario un alleggerimento delle strutture. Nel caso di geometrie di giunto semplici il dimensionamento avviene attraverso relazioni analitiche che restituiscono il valore massimo delle tensioni, il quale deve essere inferiore al limite di utilizzo dell’adesivo stesso. Quando le geometrie sono complesse l’approccio analitico diventa impraticabile, di conseguenza si provvede a verificare la correttezza della soluzione mediante analisi agli elementi finiti (EF). L’introduzione del modello di zona coesiva nell'analisi EF permette di simulare il danneggiamento ed il cedimento del giunto in condizioni quasi-statiche e impulsive. In questo articolo si vuole implementare il modello per la simulazione della propagazione a fatica di difetti, utilizzando il software agli elementi finiti ABAQUS assieme a subroutine esterne interagenti con il modello EF stesso. Un punto focale dell'implementazione sarà il calcolo automatico del tasso di rilascio di energia G in modo indipendente dalla geometria del difetto stesso. I parametri del modello ricavati da prove di tenacità a frattura e propagazione di difetti a fatica in modo I, saranno utilizzati come riferimento per la convalida dell'implementazione
Caratterizzazione a fatica e frattografica di un acciaio HSLA da stampaggio al Nb-V
No full textGli acciai HSLA da stampaggio hanno trovato un crescente utilizzo grazie all’aggiunta di elementi microalliganti e all’introduzione di processi di colaggio in sottile e laminazione controllata, consentendo di ottenere una buona combinazione di proprietà meccaniche, saldabilità e leggerezza a costi competitivi di produzione. Attraverso la precipitazione di carburi/nitruri/carbonitruri degli elementi microalliganti durante cicli di deformazione condotti a temperature prestabilite, è possibile controllare i fenomeni di ricristallizzazione e di ingrossamento del grano ferritico. In tal modo si riesce ad ottenere un materiale rinforzato con una microstruttura particolarmente fine e con le proprietà meccaniche richieste. I diversi fenomeni di precipitazione, che concorrono aggiungendo simultaneamente esigue quantità di Niobio e Vanadio, rendono
l’acciaio microlegato con tali elementi di interesse strategico. Nel presente lavoro si è studiato il comportamento a fatica ad alto numero di cicli e la morfologia della superficie di frattura di un
acciaio laminato HSLA al Nb-V. A tal fine sono state effettuate osservazioni al microscopio ottico metallografico e a scansione elettronica. Inoltre, l’utilizzo di una sonda a dispersione di raggi X per la microanalisi chimica ha consentito di individuare la presenza e la composizione qualitativa di eventuali inclusioni presenti nelle superfici di frattura del materiale considerato
ANALISI STATICA E A FATICA DI GIUNZIONI IBRIDE CO-CURED METALLO COMPOSITO A SEMPLICE E A DOPPIA SOVRAPPOSIZIONE
No full textObiettivo di questo studio è l’analisi delle giunzioni ibride metallo-composito realizzate con la tecnica co-cured, cioè incollando i materiali con la stessa resina adoperata per la manifattura del laminato composito. E’ stata studiata in particolare la giunzione fra alluminio e laminato in fibra di vetro/resina epossidica (Al/GFRP), accoppiamento che trova applicazioni in svariati ambiti del settore trasporti. Le geometrie analizzate sono quella della giunzione a semplice sovrapposizione (Single Lap Joint) e a doppia sovrapposizione (Double Lap Joint), per confrontarne il diverso comportamento sotto l’applicazione di carichi monotoni e ripetuti ciclicamente. L’analisi è stata affrontata adoperando diverse metodologie e cercando di estrapolare un criterio valido per la previsione della vita di tali componenti. I metodi analitici e i metodi numerici (tramite gli Elementi Finiti) sono stati integrati al fine di confrontare lo stato tensionale in prossimità dei punti di attacco degli aderendi metallico e composito con dei valori limite individuati da diversi criteri di resistenza. I criteri utilizzati sono stati, in parte, mutuati dai criteri sulla resistenza dei materiali compositi (criterio di Tsai-Wu) e sulla resistenza dell’interfaccia (criterio di Ye), in parte sono stati messi a punto partendo dalla teoria della singolarità utilizzata nell’accoppiamento fra materiali diversi (criterio del fattore di intensificazione delle tensioni).
I giunti sono stati testati sperimentalmente per carichi monotoni e per carichi di fatica: si è in particolare studiato l’effetto della lunghezza di sovrapposizione Ls fra gli aderendi. Dalle prove a fatica sono stati estratti i parametri caratteristici della legge di resistenza in funzione dei cicl
Verifica a fatica dei giunti saldati sulla base di misure di deformazione locale
Full text linkLo studio della resistenza a fatica delle giunzioni saldate rappresenta un campo di prova molto interessante dal punto di vista scientifico, con ricadute pratiche altrettanto importanti. Si tratta in generale di fornire dei metodi di verifica e progetto deterministici, come è proprio dell’ingegneria, per prevedere il comportamento meccanico di un materiale che, quando è sotto forma di saldatura, cambia le sue proprietà meccaniche e microstrutturali rispetto al materiale base, si dispone in una geometria locale del cordone estremamente variabile e non definibile a priori, è infine affetto da campi di tensione residua non proprio trascurabili. In questo lavoro, partendo da una breve panoramica sui principali indicatori e metodi che sono stati utilizzati nel corso degli anni per la stima dello stato di sollecitazione in un giunto saldato e della vita residua a fatica, si presenta l’approccio basato sulla misura della deformazione locale che è stato seguito da diversi autori nel corso degli anni, evidenziandone i vantaggi ma anche le limitazioni rilevate attraverso le numerose attività sperimentali direttamente eseguite
Comportamento a fatica di strutture meccaniche in piena scala: risultati sperimentali e previsioni
No full textIl lavoro si propone di presentare le principali attività di ricerca svolte, negli ultimi anni, presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione (DIMNP) dell’Università di Pisa, anche in collaborazione con l’Università di Trento, nel campo della resistenza a fatica delle strutture meccaniche, in particolare per quanto riguarda la conduzione di “test” su componenti in piena scala e la loro interpretazione. Viene quindi condotta un’illustrazione di alcune recenti campagne sperimentali (Es.: giunzioni filettate in acciaio, elementi di sospensione in alluminio, ingranaggi ad elevate
prestazioni), alla quale segue una descrizione delle attività di caratterizzazione di base e di modellazione condotte al fine di costituire una adeguata base di conoscenze per la interpretazione. Infine, vengono analizzati i risultati ottenuti, evidenziando alcuni problemi aperti, sia sul piano concettuale che su quello applicativo
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